[发明专利]一种具有角分辨能力的共焦显微拉曼光谱仪

说明书

技术领域

本发明涉及拉曼光谱仪，尤其是涉及一种具有角分辨能力的共焦显微拉曼光谱仪，可用于对样品进行不同角度的激发和不同角度的拉曼散射测量，同时可以实现对样品的实时观测以及拉曼光谱的低成本共焦显微测试。

背景技术

在表面增强拉曼光谱（SERS）、表面等离共振（SPR）、电化学过程等研究中，拉曼光谱是一种常用技术。在亚微米-纳米尺度的表面结构上进行拉曼光谱测量时，结构本身特性与入射光的激发方向、拉曼散射的方向等特性有密切联系。现有的显微拉曼光谱检测仪均采用透射/反射式光路结构，入射激光与拉曼散射光在显微物镜的物方共光路，无法测量拉曼散射的角度特性，如中国专利201110288486.X公开一种包括显微共焦拉曼模块和与之匹配的单光栅光谱仪的显微共焦拉曼光谱仪。全内反射荧光显微技术（TIRF）虽然具有一定的变角度激发能力，但均采用平行光激发方法，不具备微区分析能力，同时也没有变角度收集拉曼散射的功能，如中国专利200580037869.2公开一种全内反射荧光显微镜。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有角分辨能力的共焦显微拉曼光谱仪。

本发明设有显微物镜、低通滤光片、高通滤光片、反射镜、分束镜、第1可调光阑、第2可调光阑、第1准直透镜、第2准直透镜、入射光纤、出射光纤、激光光源、光谱信号检测器、照明光源、CCD摄像机、第1移动平台和第2移动平台；

所述低通滤光片设在显微物镜正上方光路中，低通滤光片的截止波长小于入射激光波长，低通滤光片与显微物镜的主光轴成45°角，从而将主光轴偏转90°；高通滤光片和反射镜设在低通滤光片右方的光路中，高通滤光片和反射镜与光轴成45°角；高通滤光片的截止波长略高于入射激光波长，在高通滤光片和反射镜上方分别设置第1可调光阑、第2可调光阑、第1准直透镜、第2准直透镜、入射光纤、出射光纤以及相应的激光光源和光谱信号检测器；激光光源发出的激光经由入射光纤的端面出射后，经第1准直透镜成为平行光束，由第1可调光阑调节光束孔径，经过高通滤光片和低通滤光片的两次反射后，由显微物镜汇聚至样品的表面，从而激发拉曼散射光；所述高通滤光片安装在第1移动平台上，可在计算机控制下，沿光轴方向左右移动，使得到达显微物镜入瞳的平行激发光束的位置发生改变，从而调整入射激光的角度，第1可调光阑可以改变孔径大小，从而调整入射激光的孔径；

入射光纤和出射光纤的端面分别位于第1准直透镜和第2准直透镜的焦点上，入射激光和收集的拉曼散射光均为平行光束；同时入射光纤和出射光纤的端面起到小孔光阑的作用，入射光纤和出射光纤的端面与物体表面光斑实现共焦检测，减少杂散光的干扰；

在低通滤光片的上方设有分束镜、中继镜头和CCD摄像机，分束镜与光轴成45°角，在分束镜的左方设置短波长照明光源，其波长小于低通滤光片的截止波长，避免对拉曼散射光造成干扰；分束镜将照明光源发出的光反射至样品的表面进行照明；显微物镜和中继镜头可将样品表面成像至CCD摄像机上。

所述显微物镜可采用大数值孔径的显微物镜。

所述高通滤光片可采用商用拉曼滤光片。

本发明由大数值孔径的显微物镜、低通滤光片、高通滤光片、反射镜、分束镜、可调光阑、准直透镜、光纤以及相应的激光光源、光谱信号检测器、照明光源和CCD摄像机构成。激光光源发出的光经光纤、准直透镜、高通滤光片和低通滤光片进入显微物镜。沿水平方向左右移动高通滤光片可以调整入射平行光束的位置，从而调节到达样品表面的激发光角度；第1可调光阑可以控制入射平行光束的孔径。沿水平方向左右移动反射镜可以调整出射平行光束的位置，从而调节从样品表面收集拉曼散射光的角度；第2可调光阑可以控制拉曼散射光束的孔径。同时通过照明光源、分束镜和CCD摄像机可以对样品成像。本发明可以在显微物镜数值孔径允许的范围内，独立调整入射光和收集拉曼散射光的角度与孔径，可对样品进行不同度的激发和拉曼光谱测量。

附图说明

图1为本发明实施例的原理图。

图2为本发明实施例的结构组成示意图。

具体实施方式

如图1和2所示，本发明提供一种具有角分辨能力的共焦显微拉曼光谱仪。该光谱仪主要由大数值孔径的显微物镜2、低通滤光片3、高通滤光片8、反射镜13、分束镜4、第1可调光阑9、第2可调光阑14、第1准直透镜10、第2准直透镜15、入射光纤11、出射光纤16以及相应的激光光源12、光谱信号检测器17、照明光源5、CCD摄像机7和第1移动平台18、第2移动平台19构成。